Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

THE ANALYSIS OF THE ASSOCIATIONS BETWEEN THE VIRAL AND BACTERIAL MARKERS AND THE CLINICAL FEATURES OF THE CHRONIC DIFFUSE LIVER DISEASES

Dedov A.V. 1 Popov G.A. 2
1 Astrakhan State Medical University
2 Astrakhan State Technical University
Статья посвящена формированию процедуры оценки степени взаимосвязи между заболеванием и вирусно-бактериальными маркерами, реализованной на основе методов математической статистики применительно к влиянию вирусно-бактериальных маркеров на признаки, характеризующие клиническую картину хронических диффузных заболеваний печени (ХДЗП). Исследования опираются на результаты обследований 165 пациентов хроническим гепатитом (ХГ) и циррозом печени (ЦП). Для решения проблемы авторами был модифицирован применительно к многомерному случаю классический метод Манна – Уитни для проверки однородности двух выборок (многомерное обобщение). На основе предложенного метода выявлены наиболее значимые маркеры при 5 % уровне статистической значимости. Для статистически значимых маркеров был проведен анализ их взаимосвязей с клиническими признаками ХДЗП. Предложен термин «коэффициент модификации».
The article is devoted to the creation of the procedure for the evaluation of the interrelation degree between the disease and the viral and bacterial markers, and was realised on the basis of mathematical, statistical methods with the special relation to the influence of viral and bacterial markers to the significant characteristics of clinical picture of chronic diffuse liver diseases (CDLD). The researches were based on the large diagnostic information collected during many years (165 patients). To solve this problem, the authors had used the multidimensional modification of the classical Mann - Whitney method for the checking the hypothesis of the uniformity of two choises. On the basement of the offered method the most significant markers were revealed with the 5 % significance level. For statistically significant markers the analysis of their interrelations with the clinicalsigns of CDLD was carried out. The term “coefficient of the modification” was proposed.
modification of the disease.
chronic diffuse liver diseases (cdld)
keywords: mann - whitney method
multidimensional modification
viral and bacterial markers

Хронические диффузные заболевания печени (ХДЗП) являются одной из ведущих причин смерти лиц среднего возраста в Рос­сии. Патология печени занимает 5-ое место в структуре заболеваемости среди всех видов болезней желудочно-кишечного тракта в Астраханской области. На особенности течения заболеваний печени в этом регионе оказывают влияние характер и качество пищевых про­дуктов и воды, климатические, социально-экономические факторы, вирусный фактор, а также склонность к злоупотреблению алкоголем, курение, психосоциальные стрессы [5]. Но лишь в не­многих работах отмечается роль цитомегаловируса, вируса Эпштейн – Барр, герпес-вирусов, иных вирусов при хроническом гепатите (ХГ) и циррозе печени (ЦП), причем чаще всего они рассматриваются как кофакторы, не имеющие самостоятельного значения [7]. Участие бактериального фактора (патогенной и ус­ловно-патогенной микрофлоры) в патогенезе заболеваний печени изучено в ещё меньшей степени. Микроорганизмы могут влиять на болезнь, выступая в роли этиологических факторов, провоцируя чрезмерный иммунный ответ, а также иными способами. Огромное разнообразие связей между маркером инфекции и патогенезом инфекционного процесса, которое CapronL. в статье 2003 г. называет «модификацией» [8]. Проблема взаимосвязи многообразных заболеваний, связанных с наличием в орга­низме пациента различных вирусов и бактерий (как патогенных, так и нейтральных или да­же полезных), а также антител к вирусно-бактериальным антигенам, представляет большой интерес. Выявление таких взаимосвязей позволяет выбирать более эффективные методы ле­чения, улучшать диагностический процесс.

Цель исследования: создание формализованной процедуры оценки влияния вирусно- бактериальных маркеров на течение хронических диффузных заболеваний печени (ХДЗП) с точки зрения концепции «модификации» клинической картины последних.

Материалы и методы исследования. За период 2000–2014 гг. у 42 здоровых лиц и у 96 больных ЦП и 69-ХГ, всего у 165 пациентов с ХДЗП, качественным, полуколичественным или количественным методом твёрдофазного иммуноферментного анализа (ИФА) были определены сывороточные маркеры: Ch. pneum., Myc. Pneum., H. pylori, вируса простого герпеса (HSV-1), вируса Эпштейна – Барр (EBV), цитомегаловируса (CMV), вируса гепатита А (HAV), антитела к сапрофитной и условно-патогенной микрофлоре, а именно к E. coli, Proteusspp., Candidaalbicans, Strept.spp., Bacteroides, Klebs. рneum. классов IgG, IgM, IgA или суммарные антитела. Средний возраст больных составил 48,8±1,7 лет. Все пациенты были обследованы согласно Национальным Стандартам Российской Федерации с созданием базы данных, включающей формализованные результаты физикальных, лабораторных, инструментальных методов исследования, а также результаты определения вирусно- бактериальных маркеров. Всего в базе данных у каждого больного учитывалось 135 параметров [3]. В качестве базовой методики анализа выбрана модифицированная процедура проверки гипотезы об однородности двух многомерных выборок, построенная на основе непараметрического критерия рангов U Манна – Уитни, с определением U сначала по каждому признаку, затем с нахождением взвешенной суммы Uв. Полученная величина сравнивалась с табличным квантилем уровня значимости Uкр, равным 1,645 для 95 % достоверности. Если Uв≥Uкр, то имелось существенное различие между уровнем признака в рассматриваемых выборках [1, 4].

Таким образом, поставленная задача была сведена к проверке гипотезы на однородность двух многомерных выборок. Для конкретного изучаемого вирусно- бактериального маркера формируются две выборки. Первая выборка – наборы результатов обследований по всем показателям больных, у которых зафиксировано либо наличие данного маркера (бинарный признак – «есть или нет маркер»), либо, при количественном определении, концентрация его превышала норму; вторая – аналогичные наборы по больным, у которых маркера либо не было, либо его концентрация была меньше таковой у здоровых добровольцев. В ряде случаев возможным было выделение дополнительной, третьей группы со сниженной относительно «нормальной» концентрацией антител, определяемых количественно. Рассматривается гипотеза H0: можно ли считать, что обе выборки подчиняются одному тому же вероятностному распределению. Справедливость данной гипотезы будет означать, что наличие изучаемого вирусно-бактериального маркера не влияет на особенности заболевания печени. Альтернативной является гипотеза H1 о несовпадение распределений, которым подчиняются выборочные значения для пациентов, имеющих высокое содержание данного маркера, с распределением аналогичных значений для больных, у которых данный маркер отсутствует или имеет те же показатели, что и здоровые лица. Одним из возможных подходов мог бы быть проверка одномерных гипотез об однородности по каждому показателю, и если хотя бы по одному из показателей гипотеза об однородности не выполняется, то считается, что и исходные наборы не являются однородными. Имеется много методов проверки гипотезы об однородности для одномерных выборок [5, 6, 7]. Однако при таком подходе признаки рассматриваются как независимые, что некорректно. Кроме того, поскольку в задаче, рассматриваемой в данной работе, число признаков составляет 135, то практическая реализация описанного подхода в рамках данной работы трудно реализуема ввиду ее трудоемкости. Поэтому целесообразно рассмотреть многомерные методы анализа однородности. Наиболее эффективными методами проверки гипотезы об однородности многомерных данных являются методы, разработанные для анализа нормально распределенных данных. Однако предположение о нормальности неубедительно для данных, принимающих два значения: есть симптом (или признак) или нет его. Для решения рассматриваемой задачи может быть использован метод Манна – Уитни, модифицированный с учётом особенностей имеющихся данных. Ниже предлагается модификация метода, учитывающая эти особенности [2,3].

Многомерная модификации метода Манна – Уитни для сравнения двух многомерных выборок (групп наблюдений)

Результаты исследования и их обсуждение

В качестве базовой методики анализа выбрана процедура проверки гипотезы оценки значимости модифицирующего действия вирусно-бактериальных маркеров об однородности двух многомерных выборок, построенная на основе непараметрического критерия рангов U Манна – Уитни, с определением U сначала по каждому признаку, затем с нахождением взвешенной суммы Uв, или коэффициент связи набора признаков с маркером (k), или «коэффициент модификации». Полученная величина сравнивалась с квантилем уровня значимости Uкр, равным 1,645 (табличное данное) для 95 % cтaтиcтичecкoй достоверности, а число 1,282 – для 90 % дocтoвepнocти. Если Uв≥Uкр, то имеется существенное различие между уровнем признака в рассматриваемых выборках. Предложено считать признак с достоверностью больше 95 % сильным модификатором, при 90–95 % – модификатором средней силы, а менее 90 % – слабым.

Таблица 1

Оценки значимости модифицирующего действия вирусно-бактериальных маркеров при ХДЗП

Маркер(антитела)

Коэффициент связи набора признаков с маркером (k)

Оценка модифицирующего

действия маркера

ChlamidophylapneumoniaeIgM

0,912

Слабый модификатор

ChlamidophylapneumoniaeIgA

1,77*

Сильный модификатор

ChlamidophylapneumoniaeIgG

1,610

Средней силы модификатор

MycoplasmapneumoniaeIgM

1,014

Слабый модификатор

MycoplasmapneumoniaeIgA

1,309

Средней силы модификатор

MycoplasmapneumoniaeIgG

**

 

H.pylori (суммарные антитела)

1,203

Слабый модификатор

Вирус простого герпеса (HSV-1) IgM

1,953*

Сильный модификатор

Вирус простого герпеса (HSV-1) IgG

NS

NS

Вирус Эпштейна – Барр(EBV) IgM

1,494

Средней силы модификатор

Вирус Эпштейна – Барр(EBV) IgG

1,596

Средней силы модификатор

Цитомегаловирус (CMV) IgM

2,059*

Сильный модификатор

Цитомегаловирус (CMV) IgG

0

NS

Вирус гепатита А (HAV)

**

 

E. coli

1,691*

Сильный модификатор

Candidaalbicans

1,717*

Сильный модификатор

Streptococcusspp.

0,862

Слабый модификатор

Klebsiellapneumoniae

1,670*

Сильный модификатор

Staphylococcus spp.

0,505

Слабый модификатор

Ps. aeruginosa

1,933*

Сильный модификатор

Антиэндотоксиновые антитела

1,353

Средней силы модификатор

Proteusspp.

1,826*

Сильный модификатор

Bacteroides

1,028

Слабый модификатор

Примечание: при k > 1,645, p* < 0,05;NS – не имеет статистических отличий;** – p не вычислено.

Оценка значимости маркеров показала, что достоверно модифицировали клиническую картину ХДЗП наличие ChlamydiapneumoniaeIgA (1,77), HSV IgМ (1,95), CytomegalovirusIgМ (2,06), а также повышенные по сравнению с нормой уровни суммарных антител к E.coli (1,69), Proteusmirabilis(1,83), Candidaalbicans (1,72), Klebsiellapneumoniae (1,67), Pseudomonasaeruginosa (1,93). Установлена высокая степень соответствия между вычисленными «коэффициентами модификации» Uв и особенностями течения ХДЗП у пациентов, имеющим различия по данным маркерам. Значимость маркера целесообразнее оценивать как с учётом клинического анализа, так и путём вычисления коэффициента модификации, когда один метод дополняет другой.

На основе полученных данных можно наметить определенный спектр воздействий, потенциально могущих изменить, модифицировать течение заболеваний, через влияние на вирусно-бактериальные инфекционные маркёры. И хотя целью работы не была разработка новых методов лечения, но некоторые перспективные направления могут быть эмпирически предложены на основании проведенных клинических исследований и разработанного математического аппарата. Это может быть использование бактериофагов, в частности – хламидиофагов против парсистирующей хламидийной инфекции, лактулозы для коррекции кишечной микрофлоры, профилактическая вакцинация против HAV, лечение реактивации инфекций CMV и HSV при ХДЗП. Степень и направление этой индуцированной лечебным воздействием модификации болезни можно оценивать с помощью объективных методов математического моделирования. Методологические подходы, в частности – математический аппарат, предложенный в рамках настоящей работы, может дать новую информацию в рамках изучения роли не только вирусно-бактериальных маркеров, но и самих представителей микрофлоры человека при различных заболеваниях. Дальнейшее изучение выявленных особенностей, с применением новых технологий, может позволить уточнить детали патогенеза и процессы модификации течения острых и хронических неинфекционных заболеваний, тем самым внося вклад в теоретическую и практическую медицину. Предлагаемые методические подходы могут быть использованы как при решении других медико-биологических проблем, так и в иных, не связанных с медициной и биологией областях, при которых обрабатываются количественные данные, организованные в многомерные массивы.

Выводы. Установлены вирусно-бактериальные маркеры, достоверно модифицирующие клиническую картину ХДЗП. Предложен алгоритм выявления подобных маркеров, «модифицирующих» течение заболеваний печени. Получен объективный «коэффициент модификации» клинической картины болезни при наличии того или иного вирусно-бактериального маркера, согласующийся с клиническими данными. Выявлены сильные, слабые и средней силы модификаторы ХДЗП. Создана программа для ЭВМ «Автоматизированная система оценки различий между группами больных терапевтического профиля» (Cвидетельство о регистрации № 2016611315 от 29.01.16), для количественной оценки и достоверности влияния различных факторов, позволяющая количественно определять вклад того или иного мapкеpа в изменение (модификацию) клинической картины хронических диффузных заболеваниях печени. Наличие возможности вычисления коэффициентов модификации дает возможность создания так называемой «теории модификации» применительно к ХДЗП.